JPH0524461A - 適応巡航制御装置及び距離制御方法 - Google Patents

適応巡航制御装置及び距離制御方法

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JPH0524461A
JPH0524461A JP3026465A JP2646591A JPH0524461A JP H0524461 A JPH0524461 A JP H0524461A JP 3026465 A JP3026465 A JP 3026465A JP 2646591 A JP2646591 A JP 2646591A JP H0524461 A JPH0524461 A JP H0524461A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】運転者が運転ぐせや交通状況などに応じて調整
できる巡航制御装置を提供する。 【構成】先行車両12が存在しない場合には所望の選択
した運転手設定速度VDを維持し、先行車両12を検知
した場合には車両の速度Vsを調整して、車両の運転手
により設定された車間距離DDを維持する。警告距離Da
le-rtは運転手反応時間Trに基づく距離の所定の関数
として計算される。運転手が設定可能な車間距離DDを
提供するため、警告距離Dalertの運転手反応項Trは
運転手により調整される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のための適応巡航
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両の速度を運転手が設定した速度に維
持するための自動車両巡航制御装置を提供することは既
知である。更に、このような既知の巡航制御装置に関連
して、先行車両の存在及び先行車両との車間距離を検知
し、先行車両との間の車間距離を一定に保つように車速
を調整する装置も既知である。本質的には、車速は、運
転手が設定した巡航速度の範囲内で先行車両から所定の
距離を保つため先行車両の速度に一致するように制御さ
れる。
【0003】典型的には、このような既知の装置により
提供された車間距離は車速の如きパラメータの関数とし
ての所定の校正値即ちスケジュール値である。一般に、
このような校正値は、変化する交通状況や気候状況や路
面状況や運転手の運転ぐせを考慮してはいない。従っ
て、校正値は、特定の気候、路面、交通状況に対してあ
る運転手にとっては最適であるかもしれないが、別の運
転手や別の状況にとっては最適とならない場合がある。
【0004】運転ぐせや特定の気候、路面、交通状況に
応じて運転手が調整できるような、先行車両からの車間
距離を維持する適応巡航制御装置を提供するのが望まし
い。
【0005】
【発明の目的】本発明は、改良した巡航制御装置を提供
することを目的とする。
【0006】
【発明の構成並びに作用効果】この目的を達成するた
め、本発明は、後続車両の速度を感知するための速度セ
ンサと;後続車両と先行車両との間の距離を感知するた
めの距離センサと;後続車両の運転手により調整可能
で、運転手の反応時間を表す信号を提供する手段と;後
続車両の速度及び運転手反応時間の関数として警告距離
を決定し、警告距離及び現在の距離の関数として、先行
車両に対する後続車両の所望の距離を決定し、所望の距
離を確立するのに適した後続車両コマンド速度を決定す
るための処理手段と;後続車両の速度を後続車両コマン
ド速度に調整するための制御手段と;を備えたことを特
徴とする、先行車両に対する後続車両の距離を制御する
ための適応巡航制御装置を提供する。
【0007】本発明の別の形態によれば、後続車両の速
度を感知する工程と;後続車両と先行車両との間の距離
を感知する工程と;運転手反応時間を表す信号を提供す
る工程と;後続車両速度及び運転手反応時間の関数とし
て警告距離を決定する工程と;警告距離及び現在の距離
の関数として、先行車両に対する後続車両の所望の距離
を決定する工程と;所望の距離を確立するのに適した後
続車両コマンド速度を決定する工程と;後続車両の速度
を後続車両コマンド速度に調整する工程と;を有するこ
とを特徴とする、先行車両に対する後続車両の距離を制
御するための制御方法が提供される。
【0008】この装置により、例えば、先行車両が存在
しない場合には所望の選択した運転手設定速度を維持
し、先行車両を検知した場合には例えば運転手が設定し
た車間距離を維持するように車速を調整することが可能
である。
【0009】一実施例においては、適応巡航制御装置
は、車間距離を調整するように運転手が修正できる運転
手反応項に基づき、先行車両に対する距離を決定する。
【0010】運転手反応時間に基づく距離と、先行車両
が要する計算した停止距離と制御中の車両(後続車両)
が要する計算した停止距離との間の差との合計として、
警告距離を計算するのが好ましい。運転手により選択可
能な車間距離を提供するためには、先行車両に対する所
望の距離を得るように警告距離のうちの運転手反応項を
運転手が調整できるようにするとよい。
【0011】
【実施例】図1には、路面を走行している先行車両12
に続いて走行している本発明の一実施例に係る巡航制御
装置を組み入れた後続車両10を示す。後続車両10の
速度をVsとし、先行車両12の速度をVTとし、これ
ら2車両10、12間の車間距離をDAとする。
【0012】後続車両10に取り付けた適応巡航制御装
置を図2に示す。この装置は、普通の巡航スイッチ(オ
ンオフスイッチ及び設定スイッチを有する)16の手動
操作により可能化(イネーブリング)される普通の巡航
コンピュータ14を備え、車両10の速度を適応巡航コ
ンピュータ18により提供される指令速度即ちコマンド
速度Vcに維持する。コマンド速度Vcへの車両の速度
の閉ループ制御を可能にするため、巡航コンピュータ1
4は速度信号コンディショナー20から得られた車両1
0の速度Vsに関連する車速信号を受け、コンディショ
ナー20は車両10の速度を監視している速度トランス
ジューサ(図示せず)からの速度信号を受ける。この速
度トランスジューサはトランスミッションの出力回転速
度を監視する速度センサの如き任意の適当な速度測定ト
ランスジューサでよい。巡航コンピュータ14は、運転
手が設定した速度VD 及び車両10の測定した速度Vs
を適応巡航コンピュータ18へ出力する。
【0013】適応巡航コンピュータ18は、普通のレー
ダーセンサ22を介して、先行車両12に対する距離及
び相対速度に関連する情報を受ける。レーダーセンサ2
2は、対象物(先行車両)に対する距離及びレーダーセ
ンサ22と対象物との間の相対速度の測定基準を提供す
る普通のレーダー装置の形をしているのがよいことは明
らかである。
【0014】レーダーセンサ22の出力信号はレーダー
コンピュータ24へ送られ、このレーダーコンピュータ
は車両10と先行車両12との間の距離DAを計算する
と共に、先行車両10に対する車両の相対速度VRをも
計算する。距離DA及び相対速度VRの値は適応巡航コン
ピュータ18へ送られる。
【0015】上述の距離及び相対速度の測定値がレーダ
ーセンサにより得られる例を示したが、このような距離
及び相対速度の測定値を提供する赤外線センサや超音波
センサの如き他のセンサを使用してもよい。
【0016】適応巡航コンピュータ18は、巡航コンピ
ュータ14を介して、車両10の速度を制御し、先行車
両12からの(車両の)所望の距離DDを維持する。こ
の所望の距離は、車間距離電位差計25の調整により運
転手が調整できる。この電位差計は車両の計器パネルに
装着するとよく、一定の所望の車間距離をそれぞれ与え
る多数のデテント位置を有するセレクタを具備するとよ
い。別の実施例においては、電位差計25は無限に可変
な電位差計でよい。
【0017】適応巡航コンピュータ18は運転手反応時
間に基づく項の関数として警告距離Dalertを計算す
る。この項は、車間距離電位差計25の制御により調整
され、車両10と先行車両12との間に維持されるべき
所望の距離DDを運転手が制御調整できるようにする。
警告距離Dalertのうちの運転手反応項を調整すること
により、車両10の運転手は、種々の路面状況、設定巡
航速度VD 、交通状況、運転ぐせに応じて所望の距離D
Dを調整できる。警告距離Dalertの計算値は、先行車両
12に対する(車両の)現在の距離DAが計算した値よ
りも小さい場合に、車両10の運転手に警報を与えるた
めに使用される。これは、車両の乗員区画に配置した聴
覚的警報手段26により得られる。
【0018】先行車両12に対する距離DAのみを利用
する一実施例においては、警告距離Dalertは運転手反
応項のみに依存する。先行車両12に対する(車両の)
距離DA及び相対速度VRの双方を利用する別の実施例に
おいては、警告距離Dalertは、(イ)車両10の計算
した停止距離、(ロ)先行車両12が完全停止するのに
必要な計算した距離及び(ハ)運転手反応時間に基づく
項に依存する。しかし、一般には、各実施例における警
告距離Dalertは、車間距離電位差計25の制御により
調整される運転手反応項の関数であり、運転手による所
望の距離DDの制御調整を可能にする。
【0019】次いで、適応巡航コンピュータ18は、警
告距離Dalertの計算した値から所望の車間距離DDを計
算する。この実施例においては、距離DDの値は、警告
距離Dalertと一定値X(一実施例においては、13
m)との合計値として確立される。他の実施例において
は、値Xは車両10の速度Vsの関数の如く可変なもの
であってもよい。次いで、適応巡航コンピュータ18
は、所望の距離DDを維持するために、車両10と先行
車両12との間の感知した距離DAに基づくコマンド速
度Vcを巡航コンピュータ14へ送る。計算したコマン
ド速度Vcは、設定巡航スイッチの作動により運転手に
よって確立される運転手設定巡航速度Vsより小さな値
に保持される。この効果は、先行車両が存在しない場合
に、適応巡航コンピュータ18が、巡航コンピュータ1
4と共働して、巡航スイッチ16の設定スイッチを作動
させたときに車両の運転手により設定される速度VDで
の車両10の普通の標準の巡航制御を提供する。
【0020】巡航コンピュータ14、適応巡航コンピュ
ータ18及びレーダーコンピュータ24は車両10を制
御するようにプログラムされた普通の汎用デジタルプロ
セッサの形をしている。これらは一般に、読出し専用メ
モリー(ROM)、ランダムアクセスメモリー(RA
M)、アナログデジタル(A/D)コンバータ、中央処
理装置(CPU)及び、外部のコンピュータや他の装置
に対するインターフェイスとなる入力/出力区分を有す
る。デジタルプロセッサは巡航コンピュータ14に使用
されるものとして示したが、適応巡航コンピュータ18
及びレーダーコンピュータ24は普通の型式のもの、例
えば米国のモトローラ(Motorola)社製のワンチップ・
モトローラ・マイクロコンピュータMC−68HC11
でよい。代わりに、マルチ・プロセッサ又は他の回路を
使用してもよい。
【0021】図2は多数の個々のデータラインを介して
のプロセッサ間の情報伝送を示すが、典型的には、これ
らの情報はマスタープロセッサとして作用するこれらの
コンピュータのうちの1つによる制御の下にシリアル通
信リンクを介してプロセッサ間で伝送される。
【0022】コンピュータ14、18の読出し専用メモ
リーは、車両10を制御する際に使用する校正定数に加
えてそれぞれの制御アルゴリズムを履行するに必要なイ
ンストラクションを含んでいる。図3、4のフローチャ
ートは巡航コンピュータ14及び適応巡航コンピュータ
18の制御アルゴリズムを示し、それぞれのコンピュー
タにより実行される一般の仕事即ちプロセスを表す。
【0023】図3には、車両10の速度を制御する際の
巡航コンピュータ14の作動を示す。
【0024】このルーチンは内部のタイマーにより確立
された反復する割り込みインターバルで実行される。タ
イマーの割り込みが生じたとき、巡航制御ルーチンがス
テップ28で開始し、ステップ30に進んで、種々の入
力の値を読取り、記憶する。これらの入力は、巡航スイ
ッチ16の状態、及び速度信号コンディショナー20か
らの速度信号出力により表される車速を含む。
【0025】次のステップ32は、車両の運転手が巡航
オンオフスイッチをON状態に作動させたか否かを決定
する。ON状態でない場合は、プログラムはステップ3
4へ進み、運転手設定速度VDがゼロに設定される。し
かし、巡航オンオフスイッチがON状態の場合は、プロ
グラムは、ステップ36において、巡航設定スイッチの
状態を決定する。設定スイッチが作動している場合は、
プログラムはステップ38へ進み、運転手設定速度VD
が、ステップ30で読取った現在の車速Vsに等しくな
るように設定される。後述するが、運転手設定速度VD
は、コマンド速度Vcを確立する際に適応巡航コンピュ
ータ18により使用される。ステップ36で設定スイッ
チが作動していない場合は、プログラムはステップ38
をとばしてステップ40へ進み、このため、ステップ3
4又はステップ38で先に確立された運転手設定速度V
Dは不変のままである。
【0026】次いで、巡航ルーチンは、車両速度Vsと
適応巡航コンピュータ18により提供されたコマンド車
両速度Vcとの間の差に基づき車両10上の速度設定素
子を調整することにより、ステップ40を介して、車両
速度Vsの制御を提供する。例えば、速度設定素子は、
特開昭62ー291449号公報に記載されたような車
両10のエンジンの空気吸入を規制するステップモータ
制御のスロットルであるとよい。この場合、ステップ3
8では更に、ステップモータをスロットル軸に連結し、
ステップ34では更に、スロットル軸に対するステップ
モータの連結を解除し、ステップ40では、速度差(以
下、「速度誤差」という)の関数であるモータ位置コマ
ンドを確立すると共に、コマンド速度Vcを達成するよ
うにステップモータを制御するとよい。要するに、ステ
ップ40は、現在の車速Vsをコマンド速度Vcに回復
させるような方向へ車両速度設定素子を調整する。ステ
ップ40から、プログラムは図3の巡航制御ルーチンを
出る。
【0027】図示はしないが、巡航ルーチンは、運転手
設定速度VDを増分的に調整するためのタップアップ/
タップダウン機能及び車両のブレーキの作動に応答して
巡航制御を不能化するための機能の如き他の普通の機能
を有するとよい。
【0028】次に、図4には、内部タイマーにより確立
された反復する割り込みインターバルで適応巡航コンピ
ュータ18により実行される割り込みルーチンを示す。
このルーチンはステップ42で開始し、ステップ44へ
進んで、種々の入力を得てこれらをスケーリングする。
これらの入力は、先行車両12に対する現在の距離D
A、レーダーコンピュータ24により得られる車両10
と先行車両12との間の相対速度VR、車両の速度V
s、巡航コンピュータ14により提供される運転手設定
速度Vd及び車距離電位差計25の運転手制御出力を含
む。相対速度入力VRは車両が一層高速で走行している
ことをも表示するもので、例えば、先行車両12の速度
が車両10の速度より速い場合は、負の値となる。
【0029】個々の通信ラインにおいて提供されるよう
な種々のコンピュータ間信号を図2に示したが、これら
の信号はステップ44中に適応巡航コンピュータ18の
制御の下にシリアルデータリンクにより提供してもよ
い。
【0030】ステップ46において、ルーチンは車間距
離電位差計25の作動により車両の運転手によって確立
される反応時間因子Trの値を決定する。この値は車両
10と先行車両12との間に維持すべき運転手制御距離
を確立するために利用される。この時間因子は可変で、
一実施例においては、0.3ないし1.75秒の間で変
化する運転手反応時間を表すとよい。
【0031】ステップ48において、上述の警告距離D
alertは次式に基づき計算される。 Dalert=(Vs2/K1)−[(Vs−VR)2/K2]+TrVs ここに、K1及びK2は車両の減速率定数である。一実施
例において、定数K1及びK2は共に等しく、それぞれ5
m/s2の減速率を表す。上式の第1項は車両10を停
止させるに要する距離を表し、第2項は先行車両12を
停止させるに要する距離を示し、最後の項即ち第3項
は、車間距離電位差計25の作動により車両の運転手に
よって設定される運転手反応時間に基づく(ステップ4
6で計算された如き)運転手反応距離を表す。運転手反
応時間Trを変えることにより、運転手は変化する運転
状況や運転ぐせを考慮して警告距離Dalertの値を調整
することができることは明らかである。先行車両12に
対する距離DAのみを測定するような別の実施例におい
ては、警告距離Dalertは運転手反応項TrVsに等し
くするとよい。警告距離Dalertを決定するために別の
式を用いてもよい。しかし、いずれの場合も、運転手反
応項を含み、一般に次式で表されるものとするのがよ
い。
【0032】Dalert=f(TrVs) 次のステップ50において、車両10と先行車両12と
の間に維持すべき所望の距離DDは次の式に基づき計算
される。
【0033】DD=Dalert+X ここに、Xは13mの如き定数である。距離DDは、
(図3のステップ32から38までで確立された設定速
度VDより大きくならないように制限された)車両10
の速度を制御することにより車両10と先行車両12と
の間に維持すべき距離を表す。
【0034】車両10と先行車両12との間の距離DA
がステップ48で計算した警告距離Dalertに等しいか
それより小さくなったときに、聴覚的な警報手段26を
付勢する。ステップ52でこの状態を感知したとき、ス
テップ54で、警報を発する。しかし、距離DAが警告
距離Dalertより大きくなったときには、ステップ56
において聴覚的警報手段26が去勢される。
【0035】次いで、ルーチンは、ステップ58におい
て、所望の距離DDを維持するために必要なコマンド速
度Vcを決定する。この速度は次の式に基づき決定され
る。 Vc=Kp(DD −DA)+(Vs−VR) 上式の項DD−DAは所望の距離DDと現在の距離DAとの
差であり、距離誤差として考えることができ、項Vs−
VRは先行車両速度VTを表すものであり、Kpはゲイン
因子であって、一実施例では定数であり、別の実施例で
は、所望の距離DDからの距離DAのずれの関数として可
変な値をとることができる。上述の式の効果は、所望の
車間距離DDを達成し、次いで運転手設定速度に制限さ
れた、先行車両の速度に車両の速度を維持するために、
車両10の速度を減速又は加速するような車両速度の比
例制御を提供することである。
【0036】上述の式から判ることは、両方の車両間の
距離DAが所望の距離DDに実質上等しいときは、コマン
ド速度が先行車両速度VTに等しいということである。
【0037】先行車両に対する距離のみを測定し相対速
度が未知であるような実施例においては、コマンド速度
Vcのための式は車両10の比例積分制御を提供するよ
うな形をしているのが好ましい。
【0038】コマンド速度Vcの計算値は、ステップ5
8において、図3の巡航ルーチンにより確立された所望
の速度の設定値Vdに等しい最大値に制限される。この
制限の効果は、先行車両12が存在しない場合に巡航設
定スイッチが作動したとき、または運転手設定速度VD
での車両10の巡航を可能にするような速度及び(又
は)距離で先行車両が走行しているときに確立される運
転手設定速度VDを確立することである。
【0039】ルーチンのステップ60では、計算したコ
マンド速度Vcをシリアルデータリンクを介して巡航コ
ンピュータ14へ送り、上述のように、図3の巡航ルー
チンを介して、コマンド速度Vcへの車両10の速度制
御を提供する。ステップ60が終了すると、プログラム
は図4の割り込みルーチンから出る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る適応巡航制御装置を合
体した車両と先行車両との関係を示す図である。
【図2】適応巡航制御装置のブロック線図である。
【図3】図2の適応巡航制御装置の作動を示すフローチ
ャートである。
【図4】図2の適応巡航制御装置の作動を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
10 車両 12 先行車両 14 巡航コンピュータ(制御手段) 18 適応巡航コンピュータ(処理手段) 20 速度信号コンディショナー(速度センサ) 22 レーダーセンサ 24 レーダーコンピュータ 25 車間距離電位差計
フロントページの続き (72)発明者 パメラ・アイリーン・ラバーン アメリカ合衆国ミシガン州48087,ユーテ イカ,ロビン・フツド・ドライブ 53134

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先行車両(12)に対する後続車両(1
    0)の距離を制御するための適応巡航制御装置におい
    て、 前記後続車両の速度(Vs)を感知するための速度セン
    サ(20)と;同後続車両と前記先行車両との間の距離
    (DA)を感知するための距離センサ(22、24)
    と;同後続車両の運転手により調整可能で、運転手の反
    応時間(Tr)を表す信号を提供する手段(25)と;
    同後続車両の速度(Vs)及び同運転手反応時間(T
    r)の関数として警告距離(Dalert)を決定し、同警
    告距離及び現在の距離(X)の関数として、先行車両に
    対する後続車両の所望の距離(DD)を決定し、同所望
    の距離(DD)を確立するのに適した後続車両コマンド
    速度 (Vc)を決定するための処理手段(18)と;
    後続車両の速度を後続車両コマンド速度(Vc)に調整
    するための制御手段(14)と;を備えたことを特徴と
    する巡航制御装置。
  2. 【請求項2】 前記先行車両に対する前記後続車両の相
    対速度(VR)を得るための速度感知手段(20、2
    2)を更に備え;前記処理手段(18)が、前記後続車
    両速度(Vs)、同相対速度(VR)及び前記運転手反
    応時間(Tr)の関数として前記警告距離(Dalert)
    を決定するようになっていることを特徴とする請求項1
    の巡航制御装置。
  3. 【請求項3】 前記処理手段(18)が、K1 、K2
    車両減速率定数とした場合の式 Dalert =(Vs2/K1)−[(Vs−VR)2/K2]+TrVs に基づき前記警告距離(Dalert)を決定するようにな
    っていることを特徴とする請求項2の巡航制御装置。
  4. 【請求項4】 前記処理手段(18)が、前記後続車両
    速度(Vs)、前記相対速度(VR)及び、前記現実の
    距離(DA)と前記所望の距離(DD)との間の差の関数
    として前記後続車両コマンド速度(Vc)を決定するよ
    うになっていることを特徴とする請求項2又は3の巡航
    制御装置。
  5. 【請求項5】 前記処理手段(18)が、Kpをゲイン
    因子とした場合の式 Vc=Kp(DD −DA)+(Vs−VR) に基づき前記後続車両コマンド速度(Vc)を決定する
    ようになっていることを特徴とする請求項4の巡航制御
    装置。
  6. 【請求項6】 所望の巡航速度(VD)を感知するため
    の所望速度設定手段(16)と;決定した前記後続車両
    コマンド速度(Vc)を同所望の巡航速度(VD)より
    大きくならないように制限する制限手段(14、18)
    とを備えたことを特徴とする請求請1ないし5のいずれ
    かに記載の巡航制御装置。
  7. 【請求項7】 先行車両(12)に対する後続車両(1
    0)の距離を制御するための制御方法において、 後続車両の速度(Vs)を感知する工程と;後続車両と
    先行車両との間の距離(DA)を感知する工程と;運転
    手反応時間(Tr)を表す信号を提供する工程と;後続
    車両速度(Vs)及び運転手反応時間(Tr)の関数と
    して警告距離(Dalert)を決定する工程と;同警告距
    離及び現在の距離(X)の関数として、先行車両に対す
    る後続車両の所望の距離(DD)を決定する工程と;同
    所望の距離(DD)を確立するのに適した後続車両コマ
    ンド速度(Vc)を決定する工程と;後続車両の速度を
    後続車両コマンド速度(Vc)に調整する工程と;を有
    することを特徴とする制御方法。
  8. 【請求項8】 前記先行車両に対する前記後続車両の相
    対速度(VR)を得る工程と;前記後続車両速度(V
    s)、同相対速度(VR)及び前記運転手反応時間(T
    r)の関数として前記警告距離(Dalert)を決定する
    工程と;を有することを特徴とする請求項7の制御方
    法。
  9. 【請求項9】 K1 、K2 を車両減速率定数とした場合
    の式 Dalert =(Vs2/K1)−[(Vs−VR)2/K2]+TrVs に基づき前記警告距離(Dalert)を決定することを特
    徴とする請求項8の制御方法。
  10. 【請求項10】 前記後続車両速度(Vs)、前記相対
    速度(VR)及び、前記現実の距離(DA)と前記所望の
    距離(DD)との間の差の関数として、前記後続車両コ
    マンド速度(Vc)を決定することを特徴とする請求項
    8又は9の制御方法。
  11. 【請求項11】 Kpをゲイン因子とした場合の式 Vc=Kp(DD −DA)+(Vs−VR) に基づき前記後続車両コマンド速度(Vc)を決定する
    ことを特徴とする請求項10の制御方法。
  12. 【請求項12】 決定した前記後続車両コマンド速度
    (Vc)を、予め設定した所望の巡航速度(VD)より
    大きくならないように制限する工程を有することを特徴
    とする請求請7ないし11のいずれかに記載の制御方
    法。
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